高中生物電泳相關(guān)知識(shí)解題歸類

何紅星

凝膠電泳技術(shù)在親子簽定、公安偵破案件、生物親緣關(guān)系遠(yuǎn)近、DNA指紋技術(shù)等各方面運(yùn)用已經(jīng)非常普遍.只要提供血跡、毛發(fā)、骨骼碎片、精斑等組織或分泌物，就能通過凝膠電泳技術(shù)，用一種探針尋找DNA的不同部位并形成獨(dú)特的條碼進(jìn)行基因比對(duì)，從而達(dá)到 DNA簽定的目的.電泳技術(shù)與分子的物理性質(zhì)有關(guān)，如分子量或分子大小、形狀、等電點(diǎn)等.高考命題注重能力考查，強(qiáng)調(diào)新情境與能力立意相結(jié)合，往往起點(diǎn)高，落點(diǎn)低，重在考查學(xué)生對(duì)情境信息獲取和處理，進(jìn)一步考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力.較多學(xué)生由于對(duì)電泳概念及試題背景還不夠熟悉，平時(shí)練習(xí)中遇到此類遺傳學(xué)知識(shí)與圖譜的識(shí)別相結(jié)合， 往往表現(xiàn)出膽怯心理，不能準(zhǔn)確做出推斷.本文收集、整理了相關(guān)試題，從不同的問題情境下和題目立意對(duì)幾種常規(guī)類型分析，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)電泳相關(guān)知識(shí).

一、DNA親子鑒定

原理是：采集生物檢測(cè)樣本，萃取DNA，用乙醇或某些鹽類從溶液中沉淀DNA，采用PCR技術(shù)擴(kuò)增出完整的基因組DNA，用限制性內(nèi)切酶將DNA樣本切成特定的小片段，放進(jìn)凝膠內(nèi)，其帶電荷和性質(zhì)、電荷量及分子大小各不相同，在電場(chǎng)力的作用下泳動(dòng)速度也不同，用電泳推動(dòng)DNA小片段分離，再使用特別的“探針”去尋找基因.相同的基因會(huì)凝聚在一起，然后利用特別的染料在X光下，便會(huì)顯示由DNA探針凝聚于一起的黑色條碼.每個(gè)人的條碼一半與其母親的條碼吻合，另一半與其父親的條碼吻合.反復(fù)幾次過程，每一種探針用于尋找DNA的不同部位并形成獨(dú)特的條碼，只要作十幾至幾十個(gè)DNA位點(diǎn)作檢測(cè)，如果全部一樣，就可以確定親子關(guān)系，如果有3個(gè)以上的位點(diǎn)不同，則可排除親子關(guān)系，有一兩個(gè)位點(diǎn)不同，則應(yīng)考慮基因突變的可能，加做一些位點(diǎn)的檢測(cè)進(jìn)行辨別.為幫助學(xué)生理解電泳，通俗解釋為：指帶電的物質(zhì)在電場(chǎng)里游泳，因?yàn)閹щ姾刹灰粯?，他們的速度是不一樣的（跑的路程是不一樣的），可以把物質(zhì)分開來.下圖是電泳裝置和電泳結(jié)果：

1.根據(jù)電泳條碼比對(duì)，同源染色體一條來自父親，一條來自母親

例1如圖為通過提取某小孩和其母親以及待測(cè)定的三位男性的DNA，進(jìn)行DNA指紋鑒定，部分結(jié)果如圖所示.則該小孩的真正生物學(xué)父親是 .

現(xiàn)在已知除了同卵雙生雙胞胎外，每個(gè)人的DNA是獨(dú)一無二的，就好像指紋一樣，這說明了 ：

分析通過對(duì)比，孩子的每一對(duì)同源染色體必定一條來自母親，一條來自父親，所以B是孩子的父親.因?yàn)榛蛟贒NA上，DNA具有特異性，而不在RNA上.

2.根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)確定親緣關(guān)系

例下表所示為分別從尸體和死者生前的生活用品中提取的三條相同染色體同一區(qū)段DNA單鏈的堿基序列，根據(jù)堿基配對(duì)情況判斷，A、B、C三組DNA中不是同一人的是 .

A組B組C組

尸體中的DNA堿基序列ACTGACGGTTGGCTTATCGAGCAATCGTGC

家屬提供的DNA堿基序列TGACTGCCAACCGAATAGCACGGTAAGACG

A組尸體中的DNA堿基序列與家屬提供的DNA堿基序列完全配對(duì)，B組和C組尸體中的DNA堿基序列與家屬提供的DNA堿基序列不能完全配對(duì)，說明A組為同一人.

二、閱讀DNA測(cè)序儀顯示的堿基序列

規(guī)則：順序從下向上閱讀，每一泳道代表同一種基因.由已知閱讀的基因可推測(cè)未知的基因.

例如圖為DNA測(cè)序儀顯示的某真核生物DNA片段一條鏈的堿基排列順序圖片，其中圖甲的堿基序列已經(jīng)解讀，其順序是： GGTTATGCGT.圖乙的堿基序列為（ ）.

A.GGTTATGCGT B.CCAATACGCA

C.GATGCGTTCG D.GCTTGCGTAG

解析由于圖A的堿基排列順序已經(jīng)解讀，其順序是：GGTTATGCGT，故可知該電泳的點(diǎn)樣孔在上方，由左至右的順序依次是ACGT，又由于兩圖方式相同，故圖B堿基序列可以推測(cè)為：GATGCGTTCG.

解題的竅門 圖甲中開始是兩個(gè)連續(xù)的GG、TT確定泳道三為G，泳道四為T，且下面為小片段，然后先出現(xiàn)的是A后出現(xiàn)C知道了泳道一為A泳道二為T.

三、根據(jù)限制酶切基因片斷電泳帶判斷基因型

此類題往往與遺傳相關(guān)題型結(jié)合，能夠結(jié)合電泳、限制性內(nèi)切酶、PCR技術(shù)知識(shí)等情境，是高考命題熱點(diǎn)，近年在安徽省、廣東省高考卷中均出現(xiàn)相關(guān)考題，學(xué)生常常感到力不從心.

判斷依據(jù)：限制酶切基因片斷種類和數(shù)量關(guān)系及電泳相關(guān)基因的移動(dòng)，進(jìn)而確定基因組成（純合子與雜合子）.

例下圖1是某家族中甲病（顯性基因?yàn)锳，隱性基因?yàn)閍）和乙病（顯性基因?yàn)锽，隱性基因?yàn)閎）兩種遺傳病的系譜圖.控制甲乙兩種遺傳病的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上.經(jīng)DNA分子結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)乙病基因與其相對(duì)應(yīng)的正常基因相比，乙病基因缺失了某限制酶的切點(diǎn).圖2表示甲、乙、丙3人的乙病基因或相對(duì)應(yīng)正常基因的核酸分子雜交診斷結(jié)果示意圖.據(jù)圖回答下列問題.

（1）已知對(duì)Ⅱ3和Ⅲ13進(jìn)行核酸分子雜交診斷，Ⅱ3電泳結(jié)果與圖2中甲相同，Ⅲ13電泳結(jié)果與圖2中乙相同，則由此可以判斷乙病的遺傳方式是，9號(hào)個(gè)體的基因型是.

（2）若Ⅱ8進(jìn)行核酸分子雜交診斷，其電泳結(jié)果與乙相同.則Ⅲ9和Ⅲ12結(jié)婚，生育的子女患病的概率為.

關(guān)鍵點(diǎn)解析正常基因有3個(gè)某限制酶切點(diǎn)，經(jīng)酶切后產(chǎn)生兩個(gè)DNA片段，突變基因只有兩個(gè)某限制酶切點(diǎn)，經(jīng)酶切后產(chǎn)生一個(gè)DNA片段.甲電泳后有三種DNA片段，說明甲有正?；蚝屯蛔兓?，代表雜合子；乙電泳后有兩種DNA片段，說明乙代表正?；虻募兒献?；丙電泳后只有一種DNA片段，說明丙代表突變基因的純合子.endprint

凝膠電泳技術(shù)在親子簽定、公安偵破案件、生物親緣關(guān)系遠(yuǎn)近、DNA指紋技術(shù)等各方面運(yùn)用已經(jīng)非常普遍.只要提供血跡、毛發(fā)、骨骼碎片、精斑等組織或分泌物，就能通過凝膠電泳技術(shù)，用一種探針尋找DNA的不同部位并形成獨(dú)特的條碼進(jìn)行基因比對(duì)，從而達(dá)到 DNA簽定的目的.電泳技術(shù)與分子的物理性質(zhì)有關(guān)，如分子量或分子大小、形狀、等電點(diǎn)等.高考命題注重能力考查，強(qiáng)調(diào)新情境與能力立意相結(jié)合，往往起點(diǎn)高，落點(diǎn)低，重在考查學(xué)生對(duì)情境信息獲取和處理，進(jìn)一步考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力.較多學(xué)生由于對(duì)電泳概念及試題背景還不夠熟悉，平時(shí)練習(xí)中遇到此類遺傳學(xué)知識(shí)與圖譜的識(shí)別相結(jié)合， 往往表現(xiàn)出膽怯心理，不能準(zhǔn)確做出推斷.本文收集、整理了相關(guān)試題，從不同的問題情境下和題目立意對(duì)幾種常規(guī)類型分析，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)電泳相關(guān)知識(shí).

一、DNA親子鑒定

原理是：采集生物檢測(cè)樣本，萃取DNA，用乙醇或某些鹽類從溶液中沉淀DNA，采用PCR技術(shù)擴(kuò)增出完整的基因組DNA，用限制性內(nèi)切酶將DNA樣本切成特定的小片段，放進(jìn)凝膠內(nèi)，其帶電荷和性質(zhì)、電荷量及分子大小各不相同，在電場(chǎng)力的作用下泳動(dòng)速度也不同，用電泳推動(dòng)DNA小片段分離，再使用特別的“探針”去尋找基因.相同的基因會(huì)凝聚在一起，然后利用特別的染料在X光下，便會(huì)顯示由DNA探針凝聚于一起的黑色條碼.每個(gè)人的條碼一半與其母親的條碼吻合，另一半與其父親的條碼吻合.反復(fù)幾次過程，每一種探針用于尋找DNA的不同部位并形成獨(dú)特的條碼，只要作十幾至幾十個(gè)DNA位點(diǎn)作檢測(cè)，如果全部一樣，就可以確定親子關(guān)系，如果有3個(gè)以上的位點(diǎn)不同，則可排除親子關(guān)系，有一兩個(gè)位點(diǎn)不同，則應(yīng)考慮基因突變的可能，加做一些位點(diǎn)的檢測(cè)進(jìn)行辨別.為幫助學(xué)生理解電泳，通俗解釋為：指帶電的物質(zhì)在電場(chǎng)里游泳，因?yàn)閹щ姾刹灰粯?，他們的速度是不一樣的（跑的路程是不一樣的），可以把物質(zhì)分開來.下圖是電泳裝置和電泳結(jié)果：

1.根據(jù)電泳條碼比對(duì)，同源染色體一條來自父親，一條來自母親

例1如圖為通過提取某小孩和其母親以及待測(cè)定的三位男性的DNA，進(jìn)行DNA指紋鑒定，部分結(jié)果如圖所示.則該小孩的真正生物學(xué)父親是 .

現(xiàn)在已知除了同卵雙生雙胞胎外，每個(gè)人的DNA是獨(dú)一無二的，就好像指紋一樣，這說明了 ：

分析通過對(duì)比，孩子的每一對(duì)同源染色體必定一條來自母親，一條來自父親，所以B是孩子的父親.因?yàn)榛蛟贒NA上，DNA具有特異性，而不在RNA上.

2.根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)確定親緣關(guān)系

例下表所示為分別從尸體和死者生前的生活用品中提取的三條相同染色體同一區(qū)段DNA單鏈的堿基序列，根據(jù)堿基配對(duì)情況判斷，A、B、C三組DNA中不是同一人的是 .

A組B組C組

尸體中的DNA堿基序列ACTGACGGTTGGCTTATCGAGCAATCGTGC

家屬提供的DNA堿基序列TGACTGCCAACCGAATAGCACGGTAAGACG

A組尸體中的DNA堿基序列與家屬提供的DNA堿基序列完全配對(duì)，B組和C組尸體中的DNA堿基序列與家屬提供的DNA堿基序列不能完全配對(duì)，說明A組為同一人.

二、閱讀DNA測(cè)序儀顯示的堿基序列

規(guī)則：順序從下向上閱讀，每一泳道代表同一種基因.由已知閱讀的基因可推測(cè)未知的基因.

例如圖為DNA測(cè)序儀顯示的某真核生物DNA片段一條鏈的堿基排列順序圖片，其中圖甲的堿基序列已經(jīng)解讀，其順序是： GGTTATGCGT.圖乙的堿基序列為（ ）.

A.GGTTATGCGT B.CCAATACGCA

C.GATGCGTTCG D.GCTTGCGTAG

解析由于圖A的堿基排列順序已經(jīng)解讀，其順序是：GGTTATGCGT，故可知該電泳的點(diǎn)樣孔在上方，由左至右的順序依次是ACGT，又由于兩圖方式相同，故圖B堿基序列可以推測(cè)為：GATGCGTTCG.

解題的竅門 圖甲中開始是兩個(gè)連續(xù)的GG、TT確定泳道三為G，泳道四為T，且下面為小片段，然后先出現(xiàn)的是A后出現(xiàn)C知道了泳道一為A泳道二為T.

三、根據(jù)限制酶切基因片斷電泳帶判斷基因型

此類題往往與遺傳相關(guān)題型結(jié)合，能夠結(jié)合電泳、限制性內(nèi)切酶、PCR技術(shù)知識(shí)等情境，是高考命題熱點(diǎn)，近年在安徽省、廣東省高考卷中均出現(xiàn)相關(guān)考題，學(xué)生常常感到力不從心.

判斷依據(jù)：限制酶切基因片斷種類和數(shù)量關(guān)系及電泳相關(guān)基因的移動(dòng)，進(jìn)而確定基因組成（純合子與雜合子）.

例下圖1是某家族中甲?。@性基因?yàn)锳，隱性基因?yàn)閍）和乙?。@性基因?yàn)锽，隱性基因?yàn)閎）兩種遺傳病的系譜圖.控制甲乙兩種遺傳病的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上.經(jīng)DNA分子結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)乙病基因與其相對(duì)應(yīng)的正常基因相比，乙病基因缺失了某限制酶的切點(diǎn).圖2表示甲、乙、丙3人的乙病基因或相對(duì)應(yīng)正?；虻暮怂岱肿与s交診斷結(jié)果示意圖.據(jù)圖回答下列問題.

（1）已知對(duì)Ⅱ3和Ⅲ13進(jìn)行核酸分子雜交診斷，Ⅱ3電泳結(jié)果與圖2中甲相同，Ⅲ13電泳結(jié)果與圖2中乙相同，則由此可以判斷乙病的遺傳方式是，9號(hào)個(gè)體的基因型是.

（2）若Ⅱ8進(jìn)行核酸分子雜交診斷，其電泳結(jié)果與乙相同.則Ⅲ9和Ⅲ12結(jié)婚，生育的子女患病的概率為.

關(guān)鍵點(diǎn)解析正?；蛴?個(gè)某限制酶切點(diǎn)，經(jīng)酶切后產(chǎn)生兩個(gè)DNA片段，突變基因只有兩個(gè)某限制酶切點(diǎn)，經(jīng)酶切后產(chǎn)生一個(gè)DNA片段.甲電泳后有三種DNA片段，說明甲有正?；蚝屯蛔兓?，代表雜合子；乙電泳后有兩種DNA片段，說明乙代表正?；虻募兒献?；丙電泳后只有一種DNA片段，說明丙代表突變基因的純合子.endprint

凝膠電泳技術(shù)在親子簽定、公安偵破案件、生物親緣關(guān)系遠(yuǎn)近、DNA指紋技術(shù)等各方面運(yùn)用已經(jīng)非常普遍.只要提供血跡、毛發(fā)、骨骼碎片、精斑等組織或分泌物，就能通過凝膠電泳技術(shù)，用一種探針尋找DNA的不同部位并形成獨(dú)特的條碼進(jìn)行基因比對(duì)，從而達(dá)到 DNA簽定的目的.電泳技術(shù)與分子的物理性質(zhì)有關(guān)，如分子量或分子大小、形狀、等電點(diǎn)等.高考命題注重能力考查，強(qiáng)調(diào)新情境與能力立意相結(jié)合，往往起點(diǎn)高，落點(diǎn)低，重在考查學(xué)生對(duì)情境信息獲取和處理，進(jìn)一步考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力.較多學(xué)生由于對(duì)電泳概念及試題背景還不夠熟悉，平時(shí)練習(xí)中遇到此類遺傳學(xué)知識(shí)與圖譜的識(shí)別相結(jié)合， 往往表現(xiàn)出膽怯心理，不能準(zhǔn)確做出推斷.本文收集、整理了相關(guān)試題，從不同的問題情境下和題目立意對(duì)幾種常規(guī)類型分析，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)電泳相關(guān)知識(shí).

一、DNA親子鑒定

原理是：采集生物檢測(cè)樣本，萃取DNA，用乙醇或某些鹽類從溶液中沉淀DNA，采用PCR技術(shù)擴(kuò)增出完整的基因組DNA，用限制性內(nèi)切酶將DNA樣本切成特定的小片段，放進(jìn)凝膠內(nèi)，其帶電荷和性質(zhì)、電荷量及分子大小各不相同，在電場(chǎng)力的作用下泳動(dòng)速度也不同，用電泳推動(dòng)DNA小片段分離，再使用特別的“探針”去尋找基因.相同的基因會(huì)凝聚在一起，然后利用特別的染料在X光下，便會(huì)顯示由DNA探針凝聚于一起的黑色條碼.每個(gè)人的條碼一半與其母親的條碼吻合，另一半與其父親的條碼吻合.反復(fù)幾次過程，每一種探針用于尋找DNA的不同部位并形成獨(dú)特的條碼，只要作十幾至幾十個(gè)DNA位點(diǎn)作檢測(cè)，如果全部一樣，就可以確定親子關(guān)系，如果有3個(gè)以上的位點(diǎn)不同，則可排除親子關(guān)系，有一兩個(gè)位點(diǎn)不同，則應(yīng)考慮基因突變的可能，加做一些位點(diǎn)的檢測(cè)進(jìn)行辨別.為幫助學(xué)生理解電泳，通俗解釋為：指帶電的物質(zhì)在電場(chǎng)里游泳，因?yàn)閹щ姾刹灰粯?，他們的速度是不一樣的（跑的路程是不一樣的），可以把物質(zhì)分開來.下圖是電泳裝置和電泳結(jié)果：

1.根據(jù)電泳條碼比對(duì)，同源染色體一條來自父親，一條來自母親

例1如圖為通過提取某小孩和其母親以及待測(cè)定的三位男性的DNA，進(jìn)行DNA指紋鑒定，部分結(jié)果如圖所示.則該小孩的真正生物學(xué)父親是 .

現(xiàn)在已知除了同卵雙生雙胞胎外，每個(gè)人的DNA是獨(dú)一無二的，就好像指紋一樣，這說明了 ：

分析通過對(duì)比，孩子的每一對(duì)同源染色體必定一條來自母親，一條來自父親，所以B是孩子的父親.因?yàn)榛蛟贒NA上，DNA具有特異性，而不在RNA上.

2.根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)確定親緣關(guān)系

例下表所示為分別從尸體和死者生前的生活用品中提取的三條相同染色體同一區(qū)段DNA單鏈的堿基序列，根據(jù)堿基配對(duì)情況判斷，A、B、C三組DNA中不是同一人的是 .

A組B組C組

尸體中的DNA堿基序列ACTGACGGTTGGCTTATCGAGCAATCGTGC

家屬提供的DNA堿基序列TGACTGCCAACCGAATAGCACGGTAAGACG

A組尸體中的DNA堿基序列與家屬提供的DNA堿基序列完全配對(duì)，B組和C組尸體中的DNA堿基序列與家屬提供的DNA堿基序列不能完全配對(duì)，說明A組為同一人.

二、閱讀DNA測(cè)序儀顯示的堿基序列

規(guī)則：順序從下向上閱讀，每一泳道代表同一種基因.由已知閱讀的基因可推測(cè)未知的基因.

例如圖為DNA測(cè)序儀顯示的某真核生物DNA片段一條鏈的堿基排列順序圖片，其中圖甲的堿基序列已經(jīng)解讀，其順序是： GGTTATGCGT.圖乙的堿基序列為（ ）.

A.GGTTATGCGT B.CCAATACGCA

C.GATGCGTTCG D.GCTTGCGTAG

解析由于圖A的堿基排列順序已經(jīng)解讀，其順序是：GGTTATGCGT，故可知該電泳的點(diǎn)樣孔在上方，由左至右的順序依次是ACGT，又由于兩圖方式相同，故圖B堿基序列可以推測(cè)為：GATGCGTTCG.

解題的竅門 圖甲中開始是兩個(gè)連續(xù)的GG、TT確定泳道三為G，泳道四為T，且下面為小片段，然后先出現(xiàn)的是A后出現(xiàn)C知道了泳道一為A泳道二為T.

三、根據(jù)限制酶切基因片斷電泳帶判斷基因型

此類題往往與遺傳相關(guān)題型結(jié)合，能夠結(jié)合電泳、限制性內(nèi)切酶、PCR技術(shù)知識(shí)等情境，是高考命題熱點(diǎn)，近年在安徽省、廣東省高考卷中均出現(xiàn)相關(guān)考題，學(xué)生常常感到力不從心.

判斷依據(jù)：限制酶切基因片斷種類和數(shù)量關(guān)系及電泳相關(guān)基因的移動(dòng)，進(jìn)而確定基因組成（純合子與雜合子）.

例下圖1是某家族中甲?。@性基因?yàn)锳，隱性基因?yàn)閍）和乙?。@性基因?yàn)锽，隱性基因?yàn)閎）兩種遺傳病的系譜圖.控制甲乙兩種遺傳病的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上.經(jīng)DNA分子結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)乙病基因與其相對(duì)應(yīng)的正?；蛳啾?，乙病基因缺失了某限制酶的切點(diǎn).圖2表示甲、乙、丙3人的乙病基因或相對(duì)應(yīng)正?；虻暮怂岱肿与s交診斷結(jié)果示意圖.據(jù)圖回答下列問題.

（1）已知對(duì)Ⅱ3和Ⅲ13進(jìn)行核酸分子雜交診斷，Ⅱ3電泳結(jié)果與圖2中甲相同，Ⅲ13電泳結(jié)果與圖2中乙相同，則由此可以判斷乙病的遺傳方式是，9號(hào)個(gè)體的基因型是.

（2）若Ⅱ8進(jìn)行核酸分子雜交診斷，其電泳結(jié)果與乙相同.則Ⅲ9和Ⅲ12結(jié)婚，生育的子女患病的概率為.

關(guān)鍵點(diǎn)解析正常基因有3個(gè)某限制酶切點(diǎn)，經(jīng)酶切后產(chǎn)生兩個(gè)DNA片段，突變基因只有兩個(gè)某限制酶切點(diǎn)，經(jīng)酶切后產(chǎn)生一個(gè)DNA片段.甲電泳后有三種DNA片段，說明甲有正常基因和突變基因，代表雜合子；乙電泳后有兩種DNA片段，說明乙代表正?；虻募兒献?；丙電泳后只有一種DNA片段，說明丙代表突變基因的純合子.endprint